2019版高考物理大第五章机械能及其守恒定律课时达标17功能关系能量守恒定律.docx

第17讲 功能关系能量守恒定律解密考纲主要考查对功能关系的理解，对各种功能关系的熟练应用；掌握摩擦力做功与能量转化和弹簧弹力做功与能量转化的处理技巧1如图所示，在竖直平面内有一“V”形槽，其底部BC是一段圆弧，两侧都与光滑斜槽相切，相切处B、C位于同一水平面上一小物体从右侧斜槽上距BC平面高度为2h的A处由静止开始下滑，经圆弧槽再滑上左侧斜槽最高能到达距BC所在水平面高度为h的D处，接着小物体再向下滑回，若不考虑空气阻力，则(C)A小物体恰好滑回到B处时速度为零B小物体尚未滑回到B处时速度已变为零C小物体能滑回到B处之上，但最高点要比D处低D小物体最终一定会停止在圆弧槽的最低点2(多选)在离水平地面h高处将一质量为m的小球水平抛出，在空中运动的过程中所受空气阻力大小恒为Ff，落地时小球距抛出点的水平距离为x，速率为v，那么，在小球运动的过程中(AD)A重力做功为mghB克服空气阻力做的功为FfC落地时，重力的瞬时功率为mgvD重力势能和机械能都逐渐减少解析重力做功为WGmgh，选项A正确；空气阻力做功与经过的路程有关，而小球经过的路程大于，故克服空气阻力做的功大于Ff，选项B错误；落地时，重力的瞬时功率为重力与沿重力方向的分速度的乘积，故落地时重力的瞬时功率小于mgv，选项C错误；重力做正功，重力势能减少，空气阻力做负功，机械能减少，选项D正确3(2017重庆诊断)一个排球在A点被竖直抛出时动能为20 J，上升到最大高度后，又回到A点，动能变为12 J，设排球在运动中受到的阻力大小恒定，则(C)A上升到最高点过程重力势能增加了20 JB上升到最高点过程机械能减少了8 JC从最高点回到A点过程克服阻力做功4 JD从最高点回到A点过程重力势能减少了12 J解析由题意知整体过程中动能(机械能)减少了8 J，则上升过程克服阻力做功4 J，下落过程克服阻力做功4 J；上升到最高点过程动能减少量为20 J，克服阻力做功4 J，即机械能减少4 J，则重力势能增加了16 J，选项A、B错误；由前面分析知选项C正确；从最高点回到A点过程动能增加了12 J，机械能减少4 J，则重力势能减少16 J，选项D错误4(2017天津质检)一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道上边缘由静止滑下，到半圆底部时，轨道所受压力为铁块重力的1.5倍，则此过程中铁块损失的机械能为(D)AmgRBmgRCmgRDmgR解析在半圆底部，由圆周运动知识得1.5mgmg，解得v20.5gR.由功能关系可得此过程中铁块损失的机械能为EmgRmv20.75mgR，选项D正确5(2017海门中学校级模拟)如图所示，半圆形轨道MON竖直放置且固定在地面上，直径MN是水平的，一小物块从M点正上方高度为H处自由下落，正好在M点滑入半圆轨道，测得其第一次离开N点后上升的最大高度为，小物块接着下落从N点滑入半圆轨道，在向M点滑行过程中(整个过程不计空气阻力)，下列说法正确的是(C)A小物块正好能到达M点B小物块一定到不了M点C小物块一定能冲出M点D不能确定小物块能否冲出M点解析设小物块由M运动到N克服摩擦力所做的功为W1，则由能量守恒定律可得W1mgH；设小物块由N运动到M克服摩擦力所做的功为W2，因为速度越大，小物块对轨道的压力越大，所受滑动摩擦力越大，所以W2EkbEkc，但不能确定物体到达底端时动能的数量关系，也不能确定运动时间的数量关系，选项C、D错误11(2017苏州一模)如图所示，一个半径为R的圆周的轨道，O点为圆心，B为轨道上的一点，OB与水平方向的夹角为37.轨道的左侧与一固定光滑平台相连，在平台上一轻质弹簧左端与竖直挡板相连，弹簧原长时右端在A点现用一质量为m的小球(与弹簧不连接)压缩弹簧至P点后释放已知重力加速度为g，不计空气阻力(1)若小球恰能击中B点，求刚释放小球时弹簧的弹性势能；(2)试通过计算判断小球落到轨道时速度能否与圆弧垂直；(3)改变释放点的位置，求小球落到轨道时动能的最小值解析(1)小球离开O点后做平抛运动，设初速度为v0落在B点，有Rcos 37v0t，Rsin 37gt2，解得v0，由机械能守恒，得弹簧的弹性势能EPmvmgR.(2)设落点与O点的连线与水平方向的夹角为，小球做平抛运动，有Rcos v0t，Rsin gt2，位移方向与圆弧垂直，且tan ，设速度方向与水平方向的夹角为，则tan 2tan ，所以小物块不能垂直击中圆弧(3)设落点与O点的连线与水平方向的夹角为，小球做平抛运动，有Rcos v0t，Rsin gt2，由动能定理，有mgRsin Ekmv，解得EkmgR，当sin 时，Ek取最小值EkminmgR.答案(1)mgR(2)不能(3)mgR12如图所示，一质量m2 kg的长木板静止在水平地面上，某时刻一质量M1 kg的小铁块以水平向左v09 m/s的速度从木板的右端滑上木板已知木板与地面间的动摩擦因数10.1，铁块与木板间的动摩擦因数20.4，取重力加速度g10 m/s2，木板足够长，求：(1)铁块相对木板滑动时木板的加速度的大小；(2)铁块与木板摩擦所产生的热量Q和木板在水平地面上滑行的总路程x.解析(1)设铁块在木板上滑动时，木板加速度为a2，由牛顿第二定律可得2Mg1(Mm)gma2，解得a2 m/s20.5 m/s2.(2)设铁块在木板上滑动时，铁块的加速度为a1，由牛顿第二定律得2MgMa1，解得a12g4 m/s2.设铁块与木板相对静止达共同速度时的速度为v，所需的时间为t，则有vvoa1t，va2t，解得v1 m/s，t2 s.铁块相对地面的位移x1v0ta1t292 m44 m10 m.木板运动的位移x2a2t20.54 m1 m，铁块与木板的相对位移xx1x210 m1 m9 m，则此过程中铁块与木板摩擦所产生